Giải toán phản ứng đốt cháy hiđrocacbon môn Hóa học 12 năm 2021
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (881.61 KB, 6 trang )
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Giải toán phản ứng đốt cháy hiđrocacbon mơn Hóa học 12 năm 2021
A. Kiến thức cần nhớ về phản ứng đốt cháy Hiđrocacbon
I. Ankan: CnH2n+2 (n ≥ 1)
CnH2n+2 + \(\left( {\frac{{3n + 1}}{2}} \right)\)O2 → nCO2 + (n+1) H2O
\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) < 1 → nAn kan = nH2O - nCO2
II. Anken (hay xicloankan): CnH2n (n ≥ 2 hoặc n ≥ 3)
CnH2n + \(\left( {\frac{{3n}}{2}} \right)\)O2 → nCO2 + nH2O
\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) = 1
III. Ankin:
CnH2n-2 (n ≥ 2) ;
Ankađien (n ≥ 3)
CnH2n-2 + O2 → nCO2 + (n-1)H2O
\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) > 1 → nA = nCO2 – nH2O
IV. Hỗn hợp hiđrocacbon
*Hai hiđrocacbon mạch hở bất kỳ có số liên kết pi là : k < 2
Ta có các tỷ lệ sau:
STT
1
Tỷ lệ
Các trường hợp
- 2 ankan
\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) < - 1 ankan; 1 anken
1
Điều kiện
- Số mol bất kỳ
- Số mol bất kỳ
- 1 ankan; 1 ankin (ankađien)
-x>y
( x mol) (y mol)
2
\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) = - 2 anken
1
- 1 ankan; 1 ankin
( x mol) (y mol)
3
-2 ankin (ankađien)
- Số mol bất kỳ
\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) > -1 anken; 1 ankin (ankađien)
- Số mol bất kỳ
1
-1 ankan; 1 ankin (ankađien)
-x
- Số mol bất kỳ
-x=y
*Lưu ý:
-Bài tốn phải sử dụng định loạt bảo tồn khối lượng:
mA+ mO2 PƯ = mCO2 + mH2O
Và mA = mC (trong CO2) + mH (trong H2O)
-Đốt 1 hiođrocacbon hoặc hỗn hợp hiđrocacbon bất kỳ ta đều có:
nO2PƯ = nCO2 + 1/2 nH2O
-Đốt cháy các hiđrocacbon, nếu tỉ lệ : a = \(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\)
+Tăng khi số nguyên tử C tăng → dãy đồng đẳng là ankan
+Không đổi khi số nguyên tử C tăng → dãy đồng đẳng là anken (xicloankan)
+Giảm khi số nguyên tử C tăng → hiđrocacbon chưa no có K >= 2 có liên kết pi (hay vịng).
B. Dạng bài tập áp dụng
I. Đốt cháy 1 hiđrocacbon ( tìm cơng thức phân tử và công thức cấu tạo)
Trang | 1
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
*Bước 1: Đặt CTTQ: Nếu biết dãy đồng đẳng đặt CT chung của dãy đồng đẳng.
VD: ankan CnH2n+2
-Nếu chưa biết dãy đồng đẳng có thể đặt CT là : CxHy
Hoặc CnH2n+2-2k (k ≥ 0 . K là số liên kết pi)
*Bước 2: Viết phương trình phản ứng
CnH2n+2 + \(\left( {\frac{{3n + 1}}{2}} \right)\)O2 → nCO2 + (n+1) H2O
Hoặc CxHy + \(\frac{{4x + y}}{4}\)O2 → xCO2 + yH2O
Hoặc CnH2n+2-2k + \(\left( {\frac{{3n + 1 - K}}{2}} \right)\)O2 → nCO2 + (n+1- k) H2O
*Bước 3:
Lập phương trình đại số thiết lập được bấy nhiêu ẩn số cần tìm -> Bài tồn giải được bình thường.
- Nếu số PT đại số thiết lập được ít hơn ẩn số cần tìm có thể biện luận bằng cách dựa vào các giới hạn.
Ví dụ:
+ Hiđrocacbon CxHy → y < 2x+2; y nguyên, chẵn.
+ Nếu trong điều kiện thường ở thể khí x < 4 nguyên.
+ Nếu biện luận khó khăn có thể dùng bảng trị số để tìm kết quả.
*Lưu ý:
-Đối với bài tập lập CT hợp chất hữu cơ sản phẩm là CO2 và H2O nếu dữ liệu đầu bài cho khối lượng
CO2, H2O; VCO2; VH2O hoặc phần trăm về khối lượng CO2 và H2O ta đều chuyển về số tỷ lệ số mol hoặc
mC và mH trong hợp chất hiđrocacbon.
VD 1: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lớt (ở đktc) một hidrocacbon. Lấy toàn bộ khớ CO2 sinh ra cho vào 150
ml dd Ca(OH)2 1M thi thu được 10 gam kết tủa. Xác định cụng thức phõn tử cú thể cú của hidrocacbon
Hướng dẫn
\(\mathop n\nolimits_{\mathop {Ca(OH)}\nolimits_2 } \) = 0,15 mol, \(\mathop n\nolimits_{\mathop
{CaCO}\nolimits_3 } \) = 0,1 mol
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
(1)
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
(2)
\(\mathop n\nolimits_{\mathop {Ca(OH)}\nolimits_2 } \) > \(\mathop n\nolimits_{\mathop
{CaCO}\nolimits_3 } \)
Trường hợp 1: \(\mathop n\nolimits_{\mathop {CO}\nolimits_2 } \) < \(\mathop n\nolimits_{\mathop
{Ca(OH)}\nolimits_2 } \)
\(\mathop n\nolimits_{\mathop {CO}\nolimits_2 } \) = \(\mathop n\nolimits_{\mathop
{CaCO}\nolimits_3 } \) = 0,1 mol
Đặt CTPT của hiđrocacbon là: CxHy
CxHy + (x + )O2 → xCO2 + H2O
1 mol
x mol
0,1 mol
0,1 mol
Lập tỉ lệ ta có: \(\frac{1}{{0,1}}\) = \(\frac{x}{{0,1}}\) → x = 1 → CTPT: CH4
Trường hợp 2: \(\mathop n\nolimits_{\mathop {CO}\nolimits_2 } \) > \(\mathop n\nolimits_{\mathop
{Ca(OH)}\nolimits_2 } \) thiif xẩy ra cả phản ứng (1) và (2)
Ta cú: = 0,15 + 0,05 = 0,2 mol
Trang | 2
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
CxHy + (x + y/4 )O2 → xCO2 + y/2H2O
0,1 mol
0,1x mol
→ 0,1x = 0,2 → x = 2
Vậy CTPT của hiđrocacbon: C2H2 hoặc C2H4 hoặc C2H6
VD 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol một anken A, toàn bộ sản phẩm cháy được hấp thụ vào 295,2 gam
dung dịch NaOH 20%. Sau thớ nghiệm nồng độ NaOH dư 8,45%. Biết rằng cỏc phản ứng xẩy ra hoàn
toàn.
1. Xác định CTPT của A
2. Hỗn hợp X gồm A và H2 cú tỉ khối hơi đối với H2 là 6,2. Đun núng X với Ni xúc tỏc đến khi phản ứng
xẩy ra hoàn toàn được hỗn hợp Y
a. CMR Y không làm mất màu nước Brom.
b. Đốt cháy hoàn toàn Y được 25,2 gam H2O. Tính thể tớch mỗi khớ trong hỗn hợp X ở đktc.
Hướng dẫn
1.CTPT của anken A là: CnH2n
PTPỨ:
CnH2n + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O
(1)
0,2 mol
0,2n
0,2n
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
(2)
Theo bài ra ta có: mNaOH = \(\frac{{20x295,2}}{{100}}\) = 59,04 (g)
→ \(\mathop m\nolimits_{NaOH} \) = \(\frac{{59,04}}{{40}}\) = 1,476 mol
Từ (2) → Số mol CO2 tham gia phản ứng với NaOH là 0,2n
\(\mathop n\nolimits_{NaOH} \) = 0,4n (mol)
\(\mathop m\nolimits_{NaOH} \) = 0,4n x 40 = 16n (g)
Theo đề ra ta có phương trình:
8,45 = \(\frac{{59,04 - 16n}}{{295,2 + 0,2n.44 + 0,2n.18}}x100\) → n =
\(\frac{{3409,56}}{{1704,78}}\) = 2
Vậy CTPT của A: C2H4
2. a, Chứng minh Y không làm mất màu dd Brom
Xột 1 mol hỗn hợp khí X ( C2H4 và H2)
Ta có: M = \(\frac{{28x + 2(1 - x)}}{1}\) = 12,4 → x = 0,4
\(\mathop n\nolimits_{\mathop C\nolimits_2 \mathop H\nolimits_2 } \) = 0,4 mol và nH2 = 0,6 mol
C2H4 + H2 → C2H6 (1)
Sau phản ứng (1) H2 cũn dư hỗn hợp Y gồm C2H6 và H2 dư nên không làm mất màu dd brom
b. Tính VC2H4 và VH2
Đặt a là số mol của C2H4, b là số mol của H2
C2H4 + H2 → C2H6
(1)
a mol
a mol
C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O (2)
a mol
3a mol
2H2 + O2 → 2H2O
(3)
Trang | 3
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
(b-a) mol
(b-a) mol
Ta cú hệ phương trình:
MX = \(\frac{{28a + 2b}}{{a + b}}\) = 12,4
3a + b - a = 1,4
→ a = 0,4 và b = 0,6
---(Nội dung đầy đủ, chi tiết vui lòng xem tại online hoăc đăng nhập để tải về máy)--II. Đốt cháy hỗn hợp nhiều hiđrocacbon.
1. Cùng dãy đồng đẳng
*Cách 1: Theo phương pháp ghép ẩn số :
- Bước 1: Đặt số mol các chất trong hỗn hợp là ẩn số.
- Bước 2: ứng với mỗi dữ liệu của bài tốn lập 1 phương trình hố học.
Trường hợp có các dữ liệu sau:
+ Số mol hỗn hợp (khối lượng hỗn hợp)
+ Số mol CO2 (hay khối lượng CO2) sinh ra khi hỗn hợp cháy.
+ Số mol H2O (hay khối lượng H2O) sinh ra khi hỗn hợp cháy
+ Số mil oxi khí (hay hỗn hợp oxi khí).
- Bước 3: Sau đó ghép các ẩn số lại để rút ra hệ phương trình tốn học.
- Bước 4: Để xác định n, m rồi suy ra CTPT các chất hữu cơ thành phần, có thể áp dụng tính chất bất
đẳng thức.
Giả sử: nx + my < m(x+y)
→ n < \(\frac{{{n_x} + {m_y}}}{{x + y}}\) < m
*Cách 2: Phương pháp công thức phân tử trung bình
- Bước 1: Đặt CT của 2 hiđrocacbon cần tìm rồi suy ra CT PTTB của chúng
VD: A: CnH2n+2
B: CmH2m+2
CT PTTB:
CnH2n+2 (nếu số nguyên tử C trung bình, H trung bình)
- Bước 2: Viết PTPƯ dạng tổng quát với CT PTTB (tuỳ theo dữ liệu)
- Bước 3: Từ PTPƯ tổng quát và dữ liệu bài cho thiết lập tỷ lệ để tính giá trị trung bình.
- Bước 4: Dựa vào dữ liệu mà tìm các chỉ số.
*Lưu ý:
Đầu bài không cho tên dãy đồng đẳng mà cho hơn kém nhau khối lượng mol là 14 hay 28… hoặc xác
định tỷ lệ \(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{C_{{H_2}0}}}}\) ta xác định được dãy đồng đẳng.
2. Nếu chưa biết dãy đồng đẳng
Sử dụng phương pháp CT PTTB
CnHm: amol Cn’Hm’: bmol
CTTB: \({C_{\overrightarrow x }}{H_{\overrightarrow y }}\): Cmol
C = a +b
Trong đó :
\(\overrightarrow x \) = \(\frac{{\Sigma {n_{C{O_2}}}}}{{\Sigma {n_y}}}\) = \(\frac{{na + n'b}}{{a +
b}}\)
Trang | 4
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
\(\overrightarrow y \) = \(\frac{{2\Sigma {H_2}O}}{{\Sigma {n_y}}}\) = \(\frac{{{m_a} +
m{'_b}}}{{a + b}}\)
Xác định \(\overrightarrow n \), \(\overrightarrow m \) và S → CTPT và các đại lượng cần thiết.
1. Hai hiđrocacbon thuộc dãy đồng đẳng khác nhau đã biết.
VD: xét hỗn hợp x gồm 1 an kan CnH2n+2 : xmol
Và 1 an kan CmH2m: ymol
-Lập hệ thức liên hệ giữa n và m (đa số trường hợp có thể đi từ biểu thức tính số mol CO2)
-Dựa vào điều kiện của n và m biện luận suy ra giá trị n và m.
...
C. LUYỆN TẬP
Bài 1: Xác định CTPT và thành phần % theo thể tích của hỗn hợp 2 hiđrocacbon A, B. Biết khi đốt cháy
hồn tồn 6,72 lít hỗn hợp (đktc) thỡ thu được 8,96 lít CO2 (đktc) và 9 gam H2O.
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 2 hiđrocacbon A, B cựng dãy đồng đẳng thu được 4,4 gam CO2 và 2,52 gam
H2O.
a. Xác định dãy đồng đẳng của A, B.
b. Xác định CTPT biết chúng ở thể khí ở đk thường.
Bài 3: Một số hiđrocacbon mạch hở liên tiếp trong dóy đồng đẳng có tổng khối lượng phân tử là 648.
Cho biết tỉ số khối lượng phân tử giữa chất nặng nhất và nhẹ nhất là 8.
a. Xác định dãy đồng đẳng.
b. Tìm CTCT các hiđrocacbon.
Bài 4: Hỗn hợp A gồm C3H4 và C3H6 cú tỷ khối hơi so với H2 bằng 21. Đốt cháy hồn tồn 1,12 lít hh A
(đktc) rồi cho tồn bộ sản phẩm cháy vào bình chứa dd Ca(OH)2 dư. Tính độ tăng khối lượng của bình.
Bài 5: Một hh A gồm 2 hiđrocacbon có cơng thức là CnHx và CnHy mạch hở. Tỉ khối hơi của hh so với
nitơ là 1,5. Khi đốt cháy hoàn tồn hh A thì thu được 10,8 gam nước.
a. Xác định CTPT và viết CTCT của các hiđrocacbon
b. Tính thành phần % theo khối lượng của các hiđrocacbon trong 8,4 g hỗn hợp A.
Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp M gồm 1 ankan X và ankin Y thu dược số mol CO2 bằng số mol
H2O. Thành phần % về số mol của X và Y trong hỗn hợp là bao nhiêu?
Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được 0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O. Khi X tác dụng
với khớ Cl2 (theo tỉ lệ 1:1) thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất. Gọi tên X.
Bài 8: Ba hiđrocacbon X, Y, Z kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, trong đó khối lượng phõn tử Z gấp đôi
khối lượng phân tử X. Đốt cháy 0,1 mol chất Y sảp phẩm hấp thụ vào dd Ca(OH)2 dư. Tính số gam kết
tủa.
Bài 9: Hỗn hợp hiđrocacbon X và oxi cú tỉ lệ số mol tương ứng là 1:10. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên
thu được hỗn hợp khớ Y. Cho Y qua dd H2SO4 đặc thu được hỗn hợp Z cú tỉ khối đối với H2 bằng 19.
Xác định CTPT của X.
Bài 10: Đốt cháy hồn tồn hiđrocacbon A thì tổng thể tích các chất tham gia phản ứng bằng tổng thể tích
các sản phẩm tạo thành. Tìm cơng thức phân tử của A.
Trang | 5
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,
giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên
danh tiếng.
I.
Luyện Thi Online
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
-
Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng
xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học.
-
Luyện thi vào lớp 10 Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các trường
PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên
khác cùng TS.Tràn Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thày Nguyễn Đức Tấn.
II.
Khoá Học Nâng Cao và HSG
Học Toán Online cùng Chuyên Gia
-
Tốn Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS
THCS lớp 6, 7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt
điểm tốt ở các kỳ thi HSG.
-
Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp
dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh
Trình, TS. Tràn Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thày Lê Phúc Lữ, Thày Võ Quốc Bá
Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.
III.
Kênh học tập miễn phí
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí
HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí
-
HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư
liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.
-
HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và
Tiếng Anh.
Trang | 6
